載人月球車,是用於月面的重要研究媒介和探測工具,可以更高效地搭載太空人到達距離登月艙較遠的地方,更有效地完成多種探測任務。當前實施月球探測計畫的國家和組織都在根據自己的載人月球探測計畫,紛紛投入巨資,研製各種月球車。作為一種適於在月面上行駛的特殊電動車輛,其研究進展的快慢、功能的完善程度與性能的優劣,將直接關係到整個月球探測及行星探測的進程。
中國“載人月球車”由27所985重點高校組成的教育部深空探測聯合研究中心共同研發,重慶大學承擔了主要的研發工作,於2014年4月10日,在第十一屆重慶高交會暨第七屆國際軍博會上展出。這輛載人月球車預計在2015年年底完成概念性預研發。
基本介紹
- 中文名:載人月球車
- 外文名:Manned lunar rover
- 定義:用於月面的研究媒介和探測工具
- 作用:搭載太空人、完成探測任務
- 設計理念:無/有可增壓裝置巡視月球車
- 能源系統:太陽能、燃料電池等
發展歷史,設計理念,能源系統,太陽能,一次性及可充電電池,燃料電池,國內發展,研發過程,外形結構,
發展歷史
1971年7月31日,阿波羅15號航天員戴維斯·R·斯科特和詹姆斯·B·歐文進行了人類首次月球車行駛,他們駕駛著4輪月球車,在崎嶇不平的月球表面上,越過隕石坑和礫石行駛了數千米。斯科特和歐文成為第一個在月球上駕車行駛的人。
20世紀90年代以來,第二次探月高潮逐漸形成,美國、俄羅斯、歐洲空間局、中國、日本、印度等國家和組織相繼制定了自己的月球探測討論計畫。與初期的月球探測相比較,重返月球、建立月球基地的科學目標更加明確。
2004年,美國NASA宣布的重返月球計畫更是讓這次熱潮再次升溫,計畫於2018年前進行月球著陸器、戰神5運載火箭和地球飛離級的研製,2024年前進行月球表面系統的研製,開展稱為“月球前哨”的概念性月面體系的研究,通信、居住地、用於載人與科學研究的月球車以及原位資源利用等。俄羅斯航天工業巨頭“能源”火箭航天集團公布了《俄羅斯未來 25 年載人航天 發展計畫方案》-在2015年派載人飛船登入月球執行任務,在月球上建立一個擁有核能工廠和設備,並 可以提煉出氦-3的永久性基地。2008 年,俄羅斯 已經開始“月球-全球”( Luna-Glob) 1軌道器B階段設計工作。同年,針對歐空局提出的“太空探 索基本構想”,歐洲工業界提出了有關月球著陸器 及其運載火箭的各種方案。歐空局正在論證 “月球下一步”( Moon Next)著陸器。1996年,日本提出了建造永久月球基地的計畫,預計投資260多億美元,在之後的30年之內建成月球基地。
設計理念
載人月球車的設計理念有很多,可按特定任務來設計,也可依據月球車所能完成的功能來設計。計畫不斷在變化,設計理念也不斷在改變。但大體上可歸結為兩大類:無可增壓裝置巡視月球車、有可增壓裝置月球車。短時距的探測,太空人可穿著太空衣完成任務;但一長時距的探測,太空人就需要一個有一定壓力的船艙,相當於一個可移動的居住艙,在艙內太空人不必穿著太空衣就可以進行操作。
能源系統
太陽能
以太陽能作為載人月球車的能源系統並不理想,載人月球車耗能相對較大,太陽能帆板體積相應增大。而且由於月表的巨大晝夜溫差及天黑夜期,使得要利用太陽能作為能源系統,需要附加設計以滿足能耗損要求。
一次性及可充電電池
一次性電池僅用於單一短時探測任務中。可充電電池從長遠來看是較好的選擇,只是它們要依賴於著陸器或月球基地來進行充電。
同位素能源系統由放射性同位元素提供電源(RPS),這種電源有幾個好處,能夠持續14個夜晚,較長的壽命,較高的可靠性能及緊湊的尺寸。下一代的即S設計包括多任務放射性同位元素熱力發電機和斯特靈放射性同位元素髮電機每個都能產生110W的電力。但輻射問題值得關注,有報告分析稱當掛車聯結後,輻射在安全範圍內。
燃料電池
燃料電池可用一於月球基地建設。它的優點在於可靠和高效。大多數有可增壓裝置的載人月球車都採用這種能源系統。
國內發展
2014年4月10日,第十一屆重慶高交會暨第七屆國際軍博會,在重慶國際會展中心開幕。一輛看著有點像敞篷越野的酷車出現在高交會深空探測中心展區。這就是首次公開亮相的載人月球車。
該載人月球車由27所985重點高校組成的教育部深空探測聯合研究中心共同研發,重慶大學承擔了主要的研發工作。
研發過程
載人月球車剛拆封放置好,工人們就忙著用河沙布置現場。“我們在模擬一個月球表面。”重慶大學教授、博導、教育部深空探測聯合研究中心副總設計師詹涵菁說。“
這只是一個雛形,還沒有完成設計。”詹涵菁是這台載人月球車的設計者之一。月球車從2013年底開始研發,已經完成了結構和力學設計,接下來還有真空實驗和熱控實驗等一系列研發過程。
這輛載人月球車預計在2015年年底完成概念性預研發,之後還有一系列的研發工作。
外形結構
外形
月球車的大小和越野車相似,可最多承載兩人,還可攜帶多種設備。乍一看,這輛月球車有些“簡陋”,只有一副鐵架子。實際上這些架子都是高科技材料,質量輕,強度高。這么大一輛車怎樣裝進火箭里呢?詹涵菁說,整輛車將設計摺疊和展開功能,方便運載。
輪胎
為了防止泄密,月球車的部分零件沒有展示,輪胎就是其中之一。
詹涵菁透露說,這輛車的輪胎也融合了眾多高科技,輪胎的外型和材質都還在進一步改進中。